端面齿廓为渐开线的蜗桿称为渐开线蜗桿。就几何性质来说，渐开线蜗桿就是渐开线斜齿轮，它相当于一个少齿数（齿数等于蜗桿头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。根据渐开螺旋面的形成原理，只有直线形刀刃处在切于基圆柱的平面中时，才能加工出正确的渐开线蜗桿齿形。在渐开线螺桿的轴向剖面、法向剖面和其他任何剖面中，其齿形都不是直线。
基本介绍
- 中文名：渐开线蜗桿
- 外文名：Involute Worm
- 别称：ZI蜗桿
- 类型：普通圆柱蜗桿
- 标準值：模数、压力角
- 套用领域：机械工程
主要参数
渐开线蜗桿的主要参数有模数m、压力角α、蜗桿头数
、蜗桿的直径
及导程角γ等，进行蜗桿传动设计时，首先要正确的选择参数。
（1）模数m和压力角
和齿轮传动一样，蜗桿传动的几何尺寸也以模数为主要计算参数。蜗桿和蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗桿的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即
（2）蜗桿头数
渐开线蜗桿头数可根据要求的传动比和效率来选定。单头蜗桿传动的传动比可以较大，但效率较低，如要提高效率，应增加蜗桿头数。但蜗桿头数增加，又会给加工带来困难。所以，通常蜗桿头数取为1、2、4、6。
（3）分度圆直径
在蜗桿传动中，为了保证蜗桿与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗桿具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其相配的蜗轮。这样，只要有一种尺寸的蜗桿，就得有一种对应的蜗轮滚刀。对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗桿，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀。显然，这样很不经济。为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标準化，就对每一标準模数规定了一定数量的蜗桿分度圆直径，而把比值
（4）导程角γ
蜗桿的直径和蜗桿头数选定之后蜗桿分度圆柱上的导程角γ就确定了。
式中，q为蜗桿的直径係数。
传动受力分析
如图是以右旋蜗桿为主动件，并沿图示的方向旋转时，蜗桿螺旋面上的受力情况。设
为集中作用于节点P处的法向载荷，它作用于法向截面Pabc内。可分解为三个相互垂直的分力，即圆周力
、径向力
和轴向力
。显然，在蜗桿与蜗轮间，相互作用着
与
、
与
和
与
这三对大小相等、方向相反的力。
蜗桿传动受力分析在确认各力方向时，尤其要注意所受轴向力方向的确定。因为轴向力方向是由螺旋线的旋向和蜗桿的转向来决定的。如图，该蜗桿为右旋蜗桿，当其为主动件沿图示方向迴转时，蜗桿齿的右侧为工作面，故蜗桿所受的轴向力必然指向左端。如果该蜗桿的转向相反，则蜗桿齿的左侧为工作面，此时蜗桿所受的轴向力必指向右端。至于蜗桿所受圆周力的方向，总是与它的转向相反；径向力的方向则总是指向轴心的。
失效形式
和齿轮传动一样，蜗桿传动的失效形式也有点蚀（齿面接触疲劳破坏）、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。由于材料和结构上的原因，蜗桿螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。
设计準则
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计準则。
在闭式传动中，蜗桿副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外 ，闭式蜗桿传动，由于散热较为困难，还应做热平衡核算。
常用材料
蜗桿一般是用碳钢或合金钢製成。高速重载蜗桿常用15Cr或20Cr，并渗碳淬火；也可以用40、45钢或40Cr并经淬火。这样处理可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蜗桿淬火后的硬度为40~55HRC，经氮化处理后的硬度为55~62HRC。一般不太重要的低速中载的蜗桿，可採用40或45钢，并经调质处理，其硬度为220~300HBS。